Die katalytische Zersetzung von Chlorat

Experiment:
Versuch: Zersetzung von Kaliumchlorat
Versuch: Oxidationsschmelze mit Kaliumchlorat


Es ist ein uralter Versuch: Erhitzt man Kaliumchlorat in einem Reagenzglas, so beginnt es sich bei etwa 450-500 °C unter Sauerstoffentwicklung zu zersetzen:

2 KClO3 ———> 2 KCl + 3 O2

Damit wurde früher im Schullabor Sauerstoff hergestellt.
Das ging vielen Lehrern offenbar zu langsam. Sie kannten einen Trick zur Beschleunigung der Reaktion. Statt reines Kaliumchlorat zu erhitzen, mischten sie es zuvor mit Braunstein. Dann zersetzte es sich schon bei viel niedrigeren Temperaturen, nämlich bei etwa 150 °C (-> Versuch).
Diese drastische Senkung der Zersetzungstemperatur um 350 °C ist ein Beispiel für eine Wirkung der Katalyse, die Absenkung der Aktivierungsenergie. Sie lässt aber auch ahnen, wie hoch die Aktivierungsenergie bei der unkatalysierten Zersetzung einer als so gefährlich geltenden Substanz wie Kaliumchlorat ist.

Dass Mangandioxid Katalysator ist, erkennt man auch daran, dass sich die Zersetzungs-Schmelze farblich nicht verändert und immer das Braunschwarz des Mangandioxids beibehält.

Bei der katalytischen Zersetzung von Chlorat-Anionen (bzw. der intermediär gebildeten Perchlorat-Ionen) spielen wieder Sauerstoff-Ionen eine Rolle. Sie werden unter Mitwirkung des Mangandioxid-Gitters gebildet. Darüber berichten wir in einer besonderen Webseite.

Was man mit dem Zusatz von Braunstein aber nicht zeigen kann, ist die Selbstentzündung von Holzkohle in einer heißen Schmelze aus reinem Kaliumchlorat (-> Versuch). Zur Einleitung dieser Reaktion ist die Aktivierungsenergie sehr hoch. Die Zufuhr von Wärme reicht deshalb wegen der niedrigen Temperatur bei der Katalysereaktion nicht aus, obwohl genügend Sauerstoff da ist.


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Letzte Überarbeitung: 29. August 2001, Dagmar Wiechoczek